LAUM Laboratoire d’Acoustique de l’Université du Mans ...

LAUM Laboratoire

d’Acoustique de l’Université du Mans

Jeudi 19/11

9h55-10h31

Résumé thèse « Métamatériaux pour l’isolation vibro-acoustique »- JJCAB2020 -

L’objectif du travail est de proposer de nouveaux métamatériaux pour l’isolation vibro-acoustique dansle domaine audible en utilisant des concepts innovants pour répondre aux problématiques industriellesd’allègement des structures et de limitation de l’encombrement, notamment pour les basses fréquencesdont le traitement représente un enjeu industriel contemporain.Le métamatériau initial est constitué d’une couche poroélastique comportant des tubes cylindriquesrigides recouverte d’un fillm étanche. Ce matériau est appliqué sur une plaque dont l’isolation acoustiquedoit être améliorée. Les mesures montrent l’efficcacité de ce matériau, expliquée d’une part par undécouplage vibratoire entre le fillm étanche et la plaque à isoler via le poroélastique et d’autre part pardes effeets d’interférences destructives liées à la differaction par l’arrangement des tubes des ondes dans leporoélastique. L’isolation mesurée met en évidence le comportement sub-longueur d’onde du métamatériau. En effeet,l’ajout de 3 cm de matériau permet une amélioration signifilcative du Transmission Loss (TL) dès 300 Hz(λ/38 par rapport à l’air). Des modèles simplifilés analytique et numérique (éléments filnis) sont construitspour visualiser et maîtriser les phénomènes physiques impliqués. Aujourd’hui, la modélisation concernedes systèmes d’extension infilnie sous incidence en ondes planes et permet d’obtenir une approximationen champ diffeus. Par ailleurs, la question de la modélisation de la couche poroélastique apparaît critiquedu fait de son rôle présumé dans l’amortissement des ondes en son sein.Les phénomènes observés seront exploités pour modifiler la couche poroélastique, optimiser la géométrieet utiliser des phénomènes de résonances locales des inclusions pour obtenir une isolation efficcace surune large gamme de fréquence audibles, spécialement pour les basses fréquences. Il s’agit donc dudéveloppement d’une « (double) méta-paroi » qui soit en elle-même un métamatériau élastiqueprésentant des propriétés inégalées. Les concepts développés permettrront de décliner le métamatériauinitial en des versions adaptées à diffeérentes problématiques.

Auteurs et afficliations

Aberkane-Gauthier N. (1)(2), Lecoq D. (1), Lagarrigue C. (1), Pézerat C. (2) et Romero-García V. (2)

(1) Metacoustic, 57 boulevard Demorieux, 720000 Le Mans.(2) Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Mans, LAUM - UMR CNRS 6613, Le Mans Université, Avenue Olivier Messiaen, 720085 LE MANS CEDEX 9, France.

Developpement d’un traitement electro-acoustique

pour des applications aeronautiques

Thibault Abily∗1,2

1Laboratoire d’Acoustique de l’Universite du Mans (LAUM) – CNRS : UMR6613, Le Mans Universite –

France2Safran Aircraft Engines – SAFRAN (FRANCE) – France

Resume

Selon les directives ACARE de 2050, les traitements acoustiques des reacteurs d’aviondevront repondre a des specifications contradictoires : garantir une efficacite aux bassesfrequences tout en reduisant la zone de traitement a appliquer et l’epaisseur. Le sujet de cettethese porte ainsi sur l’etude de concepts pour de nouveaux traitements acoustiques, basessur l’utilisation de transducteurs electro-acoustiques. L’utilisation de transducteurs permetde coupler plusieurs domaines de la physique ensemble comme l’acoustique, la mecanique etl’electronique.Des travaux precedent ont montre que ce genre de procede pouvait amener a une grande effi-cacite en terme d’absorption acoustique avec et sans ecoulement d’air pour une epaisseur detraitement moindre. Le travail presente ici a pour but d’aider a comprendre les phenomenescles mis en jeu dans un but d’absorption acoustique en environnement aeronautique : fortniveau sonore et avec ecoulement fluide.L’etude et la comprehension des mecanismes lies a ce milieu pourront permettre le developpementet l’amelioration du traitement au niveau de la zone frequentielle, la largeur de bande etl’efficacite.En terme de methodologie adoptee, trois types de transductions (electrodynamique, electrostatiqueet piezoelectrique) ont ete compares grace a une modelisation a constantes localisees (LumpedElement Method) avec et sans circuit de shunt electrique.D’un autre cote l’etude de la partie mecano-acoustique est realisee selon un formalisme enmatrice de transfert (Transfer Matrix Method) afin de comprendre les phenomenes de pertesvisco-thermiques et de non-linearite pouvant arriver lorsque l’on travaille dans de telles con-ditions environnantes et avec des structures assez fines.

∗Intervenant

sciencesconf.org:jjcab2020:335545

Amortissement d’une structure assemble integrant

un meta-panneau (ABH-PC)

Alex Julien∗1, Adrien Pelat1, Francois Gautier1, Florent Masson , and Kevin Cormier

1Laboratoire dacoustique de luniversite du Mans – Le Mans Universite, Centre National de la

Recherche Scientifique : UMR6613 – France

Resume

Le laboratoire FullFields, porte par le LAUM et le groupe ACOEM, vise le developpementde technologies de conception et de caracterisation de structures industrielles silencieuses.L’un de ses axes de travail concerne l’integration dans des structures assemblees d’elementsarchitectures dont les proprietes vibro-acoustiques sont controlees.L’enjeu de l’etude presentee dans cette communication est d’evaluer quelles sont les perfor-mances d’attenuation vibratoire lorsque l’element architecture est un panneau mince dont lesmodulations periodiques d’epaisseurs permettent de combiner un effet dissipatif de type trounoir acoustique en haute frequence et un effet reactif de bande interdite de Bragg en bassefrequence. Pris isolement, un tel panneau dit ABH-PC (Acoustic Black Hole - PhononicCrystals) se comporte comme un filtre vibratoire omnidirectionnel large bande. Vu d’unestructure qui lui est connectee en un point, elle se comporte comme un amortisseur a reactionlocalisee.

Pour tirer au mieux parti de ces proprietes, des regles de dimensionnement sont etabliesa l’aide d’une etude par elements finis dans le cas ou le panneau ABH-PC est couple en unpoint a une poutre bi-appuyee. Ces regles portent notamment sur les mobilites d’entrees dessous-structures dans le but de maximiser l’amortissement modal des modes de l’assemblage.L’etude est ensuite etendue au cas de couplages multi-ponctuels et conclue a un effet cu-mulatif des mecanismes de dissipation. Dans les differentes configurations etudiees ou lesmobilites d’entree sont bien adaptees, les resultats montrent qu’en regime force, la reponsede la sous-structure non architecturee de l’assemblage peut etre fortement attenuee pourplusieurs polarisations du champ vibratoire par rapport a une situation de reference dememe masse totale.A partir de ces resultats, une demonstration experimentale est en cours. D’autres perspec-tives concernent l’etude du rayonnement acoustique de ce type de structures assemblees etl’application des methodologies a des structures plus complexes de nature industrielle.

∗Intervenant


Identification d’excitations aeroacoustiques par

probleme inverse vibratoire dans le domaine temporel

Erwan Le Roux∗1

1Laboratoire dAcoustique de lUniversite du Mans (LAUM) – Centre National de la Recherche

Scientifique : UMR6613, Le Mans Universite – Laboratoire dAcoustique de lUniversite du Mans, LAUM

- UMR 6613 CNRS, Le Mans Universite, Avenue Olivier Messiaen, 72085 LE MANS, France

Resume

Une structure soumise a un ecoulement a grande vitesse est susceptible de vibrer sousl’effet de la pression exercee par les turbulences presentes au niveau de la couche limite. Cettepression peut etre separees en deux contributions, convective et acoustique, la seconde etantsignificativement moins energetique que la premiere. La connaissance de la partie acous-tique d’une excitation par couche limite turbulente, difficilement accessible par la mesure,reste neanmoins un enjeu important dans le domaine de l’acoustique des transports. Sonidentification est realisable indirectement, par l’emploi d’une methode inverse vibratoire,telle que la methode de Resolution Inverse Filtree Fenetree (RIFF), ou son alternative, lamethode de Resolution Inverse Corrigee (RIC). Ces methodes ont en effet ete eprouveepour l’identification de ce type d’excitation dans le domaine frequentiel. Afin d’identifier leprofil temporel de la partie acoustique d’une excitation par couche limite turbulente, unereecriture de la methode RIC est proposee. L’approche envisagee se base sur la creationde filtres prenant en compte les aspects de la methode RIC, et sur leur traduction dans ledomaine temporel. La methode proposee est alors validee par le biais d’une campagne demesure mettant en jeu des excitations simples et reproductibles.

Mots-Cles: RIFF, RIC, Couche limite turbulente, Methode inverse, methode vibratoire, aeroacoustique,

vibroacoustique

∗Intervenant


Traitement automatique de la parole en reunion par

dissemination de capteurs

Theo Mariotte∗1

1Laboratoire dacoustique de luniversite du Mans – Le Mans Universite, Centre National de la

Recherche Scientifique : UMR6613 – France

Resume

Au cours d’une reunion, un certain nombre de personnes sont actives, dans un environ-nement clos et souvent en presence de bruit. Dans ce contexte, des taches traitement de laparole telles que la reconnaissance de la parole (”Qui a dit cela ?”), la diarisation de locu-teurs (”Qui parle quand?”), ou separation de source (”Qui parle en meme temps que qui ?”)sont rendues difficiles. De nombreuses approches se basant sur des enregistrements a l’aided’un unique microphone ont ete developpees au cours des dernieres decennies. Leurs perfor-mances se sont largement ameliorees avec l’avenement des reseaux de neurones profonds etde l’apprentissage automatique.Cependant, le caractere mono-canal de la prise de son limite l’information spatiale. L’utilisationd’antennes de microphones, un reseau de transducteurs organise selon une certaines geometrie,permet en partie de resoudre ce probleme. Des techniques telles que la formation de voiepermettent, par exemple, de se focaliser sur le locuteur actif, reduisant ainsi la presence dereverberation et de bruit sur le signal traite. D’autres approches, telles que la PuissanceDirigee (Steered-Response Power) donnent acces a une cartographie de l’energie acoustiquedans un plan ou un volume au cours du temps.La recherche a donc pour objectif d’utiliser les informations spatiales disponibles a l’aided’une prise de son multi-canal pour aider le reseau de neurones dans les taches de traite-ment de la parole. Une premiere approche consiste a ameliorer l’estimation de la positiondu locuteur au cours du temps pour une formation de voie plus robuste. La fusion des infor-mations spatiale et temporelle pourrait egalement permettre une reduction des erreurs dansles differentes taches. Enfin, un traitement separe de chaque canal par le reseau de neuronessera investigue, celles-ci contenant intrinsequement les informations spatiales.

∗Intervenant


Identification d’efforts temporels par vibrometrie

holographique plein champ.

Erwan Meteyer∗1, Pascal Picart2, and Charles Pezerat2

1Laboratoire d’acoustique de l’universite du Mans – Le Mans Universite, CNRS : UMR6613 – France2Laboratoire d’Acoustique de l’Universite du Mans – CNRS : UMR6613, Universite du Maine – France

Resume

L’avenement de nouvelles technologies amene a elargir le champ d’etude possible dans ledomaine vibroacoustique. La voiture electrique est un exemple parlant : en supprimant lemoteur thermique le bruit associe a celui-ci n’existe plus et de nouvelles perturbations se fontressentir (bruit d’ecoulement, roulement etc...). Afin de permettre la creation de traitementet de solutions a ces nuisances, ces excitations instationnaires et non-repetables necessitentd’etre caracterisees. Cependant les phenomenes resultant de ces excitations ne peuvent pasetre mesurees de maniere synchrones et non-intrusive avec des moyens experimentaux clas-siques. Ce sujet propose de coupler une technique de mesure vibratoire plein champ, a hauteresolution spatiale, sans contact et non intrusive appelee holographie numerique ultra-rapidea l’identification d’efforts pour differents regimes d’excitations de structure mecaniques.L’identification d’efforts est basee sur la methode de resolution inverse (RI) ou le champde deplacement de la vibrometrie holographique numerique ultra-rapide est utilise commeentree dans l’equation de mouvement de la structure. Grace aux mesures plein champ del’holographie numerique, l’analyse de vibrations stationnaires et transitoires est effectuee ala fois dans le domaine spatial et dans le domaine temporel. Le maillage dense des pointsde donnees est utilise pour resoudre le probleme inverse de l’identification des forces, quiest regularise selon une approche bayesienne permettant une regularisation optimale et au-tomatique de la methode. Des resultats experimentaux pour des tests en regimes station-naires et transitoires sont obtenus. Dans le cas d’une excitation en regime stationnaire, lesresultats sont compares a ceux obtenus avec un vibrometre a balayage et presentent une assezbonne concordance entre les profils de force observes ainsi que sur l’amplitude, validant ainsil’approche proposee. En regime transitoire, les profils de force recuperes sont compares auxmesures effectuees a l’aide d’un capteur de force montrant un bon accord entre les resultatsobtenus.

∗Intervenant


Conception de filtre vibratoire multi-ondes :

Structuration periodique de guide d’onde issus de

contexte industriel

Jules Plisson∗1,2

1Laboratoire d’acoustique de l’universite du Maine – CNRS : UMR6613, Universite du Maine – France2Vitesco Technologies France [Toulouse] – Vitesco Technologies France [Toulouse] – France

Resume

Dans de nombreux contextes industriels, il est courant d’analyser une problematique devibro-acoustique comme la combinaison d’une source de vibrations, d’un element jouant lerole de transmetteur vers un element rayonnant. Dans ce type de chaıne, il est souventtres difficile de reduire les nuisances vibro-acoustiques en traitant directement la sourceou l’element rayonnant dont les conceptions sont fortement contraintes par leurs fonctionstechnologiques premieres. L’element de transmission, consistant dans ce travail de these enune structure elancee de type guide d’onde est alors le seul maillon qu’il est possible de traiter.Ce travail de these s’attache a structurer ce guide d’onde afin qu’il agisse comme un filtrevibratoire total capable d’attenuer dans une gamme de frequence ciblee a la fois les vibrationsde flexion, de torsion et longitudinale. La conception de tels filtres repose sur l’utilisationdu concept de bande interdite absolue consistant en la superposition sur une gamme defrequences des bandes interdites associees types d’ondes considerees. Dans le travail presenteici, cette bande absolue est obtenue au moyen d’un tuyau periodique bi-materiau. Pourchaque type d’onde, les relations de dispersion de ce cristal phononique sont calculees aumoyen d’un modele analytique 1D utilisant la methode de Floquet. Apres validation parcomparaison avec des simulations numeriques 3D par la methode des elements finis, uneprocedure d’optimisation numerique est mise en place pour accorder la largeur de bande etla frequence centrale de bande absolue sur une cible imposee par un contexte applicatif. Undemonstrateur de taille finie est etudie numeriquement et experimentalement. Les differentesconditions d’excitation permettent de mettre en evidence les effets de filtrage partiel outotal lies a la structure de bande controlee par l’architecture du tuyau. La pertinence dufiltre vibratoire est illustree au moyen d’une simulation du rayonnement d’une chaıne detransmission vibratoire complete.

∗Intervenant


Etude de Trous Noirs Acoustiques augmentes par

pilotage thermique

Guillaume Raybaud∗1, Adrien Pelat2, Morvan Ouisse3, and Francois Gautier2

1Laboratoire dacoustique de luniversite du Mans – Laboratoire d’Acoustique de l’Universite du Mans

LAUM – UMR CNRS 6613 – France2Laboratoire d’acoustique de l’universite du Maine (LAUM) – CNRS : UMR6613, Universite du Maine

– Bat. IAM - UFR Sciences Avenue Olivier Messiaen 72085 LE MANS CEDEX 9, France3UBFC/FEMTO-ST Univ. Bourgogne Franche-Comte, Institut FEMTO-ST

CNRS/UFC/ENSMM/UTBM, Departement Mecanique Appliquee (FEMTO-ST) – UBFC,

FEMTO-ST – France

Resume

Les Trous Noirs Acoustiques (TNA) sont des pieges a ondes de flexion qui consistentlocalement en une reduction de l’epaisseur et a un ajout de film viscoelastique. Le gradientd’amortissement et de raideur ainsi realise permet le piegeage et la dissipation des ondes.L’objectif de ma these est de proposer une amelioration du controle de ces TNA en sub-stituant le film viscoelastique classique par une couche de polymere a memoire de forme(PMF) piloter en temperature. Les proprietes d’amortissement et de raideur de ce materiaudependent fortement de la temperature. Grace a ce materiau il est possible d’ajouter aucaractere heterogene du TNA un gradient de propriete induit par le PMF soumis a differentsprofils de temperature. On ajoute ainsi des degres de liberte. De cette maniere il est possiblede controler finement les performances des TNA, notamment en basses frequences. Ces per-formances sont quantitativement evaluees par le biais du coefficient de reflexion R du systemeetudie. Les possibilites de controle de ces TNA augmentes sont etudiees numeriquement etexperimentalement par une exploration du coefficient de reflexion en fonction de gradientsde temperature.

∗Intervenant


LMA Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique

Jeudi 19/11

10h45-10h53

Estimation de la variation du coefficient

d’amortissement en fonction de l’amplitude

d’excitation.

Islem Bouzid∗1,2, Pierre-Olivier Mattei3, and Renaud Cote3

1Laboratoire de Mecanique et dAcoustique [Marseille] (LMA) – Aix Marseille Universite : UMR7031,

Ecole Centrale de Marseille : UMR7031, Centre National de la Recherche Scientifique : UMR7031 – 4

impasse Nikola TeslaCS 4000613453 Marseille Cedex 13, France2Laboratoire de recherche de Mecanique, Modelisation et Production (LA2MP) – Ecole Nationale

dIngenieurs de Sfax, Sfax 3038, Tunisie, Tunisie3Laboratoire de Mecanique et d’acoustique [Marseille] – PRES Aix Marseille Universite : UMR7031 –

France

Resume

Afin d’obtenir le phenomene de pompage energetique dans le domaine acoustique, RomainBellet a propose dans sa these un absorbeur non lineaire vibro-acoustique (NES) constituepar une fine membrane circulaire viscoelastique couple a un systeme acoustique resonantsimple (un tube ouvert a ces deux extremites au voisinage de son premier mode longitudi-nal) par l’intermediaire d’une boite de couplage et excite par un champ acoustique fournipar un haut-parleur. Le modele retenu pour la membrane a fait apparaıtre non seulementune non-linearite cubique de raideur mais aussi un amortissement de type visqueux a non-linearite cubique. Nos resultats ont montre que, pour une valeur donnee de ce coefficientd’amortissement, identifiee a partir de mesures en regime lineaire, notre modele permettaitde reproduire le comportement des experiences mais uniquement a bas niveau d’excitation.Le but de ce travail est de presenter une methode qui permette d’obtenir une valeur ducoefficient d’amortissement sur toute la gamme de fonctionnement de l’absorbeur et doncen regime fortement non-lineaire. En couplant l’utilisation de la methode de balance har-monique a des essais dans lesquels on realise un balayage en amplitude et en frequence, on adeveloppe une methode qui permet l’identification non lineaire du coefficient d’amortissementdu NES en fonction de l’amplitude d’excitation. Nos resultats montrent une variation ducoefficient d’amortissement qui augmente fortement lorsque le deplacement de la membranedevient non-lineaire avec un maximum lors du mouvement fortement module, qui est car-acteristique du pompage energetique, ainsi qu’un plateau quasi uniforme quand la membranesature a tres forte amplitude.

∗Intervenant


LISPEN Laboratoire

d’Ingénierie des Systèmes Physiques et

Numériques

Jeudi 19/11

11h20-11h44

Vibration des engrenages dans les transmission des

voitures electriques

Eddy Abboud∗1, Olivier Thomas2, and Aurelien Grolet3

1ABBOUD (Doctorant) – Ecole Nationale Superieure des Arts et Metiers – France2THOMAS (Pr.) – Ecole Nationale Superieure des Arts et Metiers – France3GROLET (MDC) – Ecole Nationale Superieure des Arts et Metiers – France

Resume

Les architectures actuelles des motorisations hybrides ou electriques des vehicules au-tomobiles incluent des transmissions par engrenages en sortie du moteur electrique, pouradapter la vitesse de rotation a celle des roues du vehicule. Ces engrenages sont la source devibrations qui se propagent par voie solidienne jusqu’au carter du systeme, qui se retrouveetre la sources acoustique du bruit rayonne. Ces bruits affectent le confort de l’utilisateur,notamment car ils ne sont pas masques par le bruit du moteur electrique, tres different decelui d’un moteur thermique classique. La maıtrise de ces bruits est ainsi un enjeu majeurpour les constructeurs automobile actuels. Les sources de vibration dans les transmissionsde puissance par engrenages sont nombreuses. On peut citer par exemple l’acyclisme ducouple de sortie du moteur qui entraıne des fluctuations de la vitesse de rotation ou encoredes phenomenes de variation periodique de la raideur d’engrenement sous couple, qui pro-duisent une excitation vibratoire dite parametrique, qui produit un bruit caracteristique desirenement (whining noise en anglais). Il existe aussi des phenomenes d’impacts lies auxjeux fonctionnels entre les dents, principalement observes a bas couple, qui sont egalementsource de bruit, dit de cliquetis ou graillonnement (rattling noise en anglais). Dans cecontexte, plusieurs industriels se penchent actuellement sur la modelisation des vibrationsdans les chaınes de transmission par engrenages, dans le but de predire l’apparition desdifferents bruits et eventuellement d’ajuster la conception du systeme en consequence. Lebut de cette these est de mettre en place des modeles numeriques a meme de representerle comportement vibratoire des systemes d’engrenage. Dans cette these, on considerera dessystemes d’engrenage de type reducteur et on s’interessera aux points suivants : Etats del’art des modeles de vibration dans les engrenages Analyse, modelisation et simulation de ladynamique des engrenages Reduction des vibrations et recuperation d’energie

Mots-Cles: Vibration, Engrenages, Bruit, Transmission

∗Intervenant


Piezoelectric vibration control and energy harvesting

of boat hydrofoils

Zein Alabidin Shami∗1

1SHAMI (Doctorant) – Arts et Metiers ParisTech - Ecole nationale superieure d’arts et metiers – France

Resume

This Thesis is part of the Smart Lifting Surfaces academic project of Arts et MetiersParisTech engineering school in collaboration with Ecole Naval at Brest. The thesis goal isto improve hydrofoils performances. Hydrofoils are placed under the hull of marine boatswhich are able to lift them out of the water for some given speed range, in order to reducethe drag and thus reduce the energy demand. In normal operating conditions, the hydrofoilsare exposed to high vibratory levels due to the hydrodynamic flow. The objective of thethesis is to develop vibration control and energy harvesting strategies based on semi activeand active approaches and using piezoelectric sensors and actuators.

The control and energy harvesting strategies proposed in this research all involve the use ofelectronic shunts circuits connected to piezoelectric patches embedded in the foil structure.Two complementary strategies will be developed and tested in this thesis :- resistive/resonant adaptive shunt which working frequency can be tuned on the modifica-tion of the resonant frequency of the host structure, mostly because of the hydrodynamic flow.

- nonlinear shunts, based on a nonlinear coupling between mechanical and electricalmodes and internal resosnance (the later being simulated by the electronic), in order totransfer the vibration energy.

Mots-Cles: Piezoelectric shunts, Hydrofoils, internal resonance, energy harvesting

∗Intervenant


Conception et Optimisation d’un nano drone a ailes

vibrantes

Mathieu Colin∗1, Olivier Thomas1, Sebastien Grondel2, and Eric Cattan2

1Laboratoire d’Ingenierie des Systemes Physiques et Numeriques (LISPEN) – Arts et Metiers Sciences

et Technologies – F-59000 Lille, France2Univ. Polytechnique Hauts-de-France, IEMN - Institut d’Electronique de Microelectronique et de

Nanotechnologie, DOAE - Departement d’Opto-Acousto-Electronique – CNRS : UMR8520 – France

Resume

Dans ce travail, on s’interesse au developpement d’un nano drone (envergure ≈ 1cm), eten particulier a la conception d’ailes vibrantes entierement flexibles, donc sans articulations.Plusieurs prototypes ont deja ete concus, fabriques et testes, et les derniers ont demontreune generation de portance de l’ordre de 110% du poids du prototype. L’objectif de la theseest l’augmentation de l’amplitude de vibration des ailes en vue du decollage.Afin de concevoir les drones, un modele de la structure du drone avait ete mis en place. Cemodele lineaire utilisant la cinematique d’Euler-Bernoulli pour un treillis de poutres permetle calcul des modes de la structure correspondant a la geometrie definie en entree de code.Ce code permet en outre le calcul de fonctions de reponse en frequence pour un forcage etdes coefficients d’amortissement modal donnes. Du fait de l’importance de l’amortissementdans l’amplitude de vibration d’une structure, une etude de l’action de l’air sous la formed’un amortissement sur la structure des nano drones a ete menee. Ceci permet de concevoirles prochaines structures pour obtenir de tres grandes amplitudes de vibrations. Ensuitele modele lineaire a ete generalise pour de nouvelles geometries ; ceci permet d’etendre lespossibilites et fonctionnalites du code. Enfin, un modele de force aerodynamique a ete produitpour determiner numeriquement la portance qui serait generee par le mouvement des ailesa une frequence d’excitation donnee, pour optimiser au mieux la geometrie des prototypessuivants.

Mots-Cles: Amortissement non, lineaire, Aerodynamique, Microfabrication

∗Intervenant


Nonlinear dynamics of slender beams: frequency

domain numerical strategies and reduced order

modelling

Marielle Debeurre∗1

1Arts et Metiers ParisTech – Ecole Nationale Superieure d’Arts et Metiers (ENSAM) lille – France

Resume

Slender one-dimensional structures such as beams and cables are capable of very largeamplitude vibrations due to their high flexibility in bending. Several complex dynamicalphenomena can be observed in such structures when subjected to large amplitude vibrationsor rotations. The behaviors of these structures introduce complex geometrical nonlineari-ties in their modeling and require creative and comprehensive strategies to model efficiently.Currently, there is a lack of appropriate models to describe these behaviors, as available an-alytical models are typically restricted to moderate amplitude vibrations of the structures.The central aim of the thesis is therefore to develop efficient reduced-order numerical mod-eling schemes capable of reproducing the nonlinear dynamics of the slender structures underinvestigation. The models will then be validated experimentally through reproduction ofthe nonlinear dynamics using flexible beam specimens. This thesis is part of the THREADEuropean Training Network on mechanical, mathematical and numerical modeling of highlyflexible slender structures. THREAD is funded by the European Union’s Horizon 2020 re-search and innovation initiative under the Marie Sklodowska-Curie grant agreement.

∗Intervenant


Developpement d’absorbeurs pendulaires centrifuges

permettant la filtration de vibrations de torsion

Vincent Mahe∗1,2

1Valeo Transmissions, Centre d’Etude des Produits Nouveaux – Valeo Transmission – Espace Industriel

Nord, Route de Poulainville, 80009 Amiens Cedex 1, France2Laboratoire d’Ingenierie des Systemes Physiques et Numeriques (LISPEN) – Ecole Nationale

Superieure dArts et Metiers, Ecole Nationale Superieure dArts et Metiers, Ecole Nationale Superieure

dArts et Metiers, Ecole Nationale Superieure dArts et Metiers, Ecole Nationale Superieure dArts et

Metiers, Ecole Nationale Superieure dArts et Metiers, Ecole Nationale Superieure dArts et Metiers,

Ecole Nationale Superieure dArts et Metiers, Ecole Nationale Superieure dArts et Metiers, Ecole

Nationale Superieure dArts et Metiers, Ecole Nationale Superieure dArts et Metiers, Ecole Nationale

Superieure dArts et Metiers – Arts et Metiers - Campus d’Aix-en-Provence2, cours des Arts et Metiers,

13617 AIX EN PROVENCETel.: +33 (0)4 42 93 81 41Laboratoire d’Ingenierie des Systemes Physiques

et numeriques (LISPEN EA7515)Arts et Metiers - Campus de Lille8 bd Louis XIV - 59046 Lille

CedexTel.: +33 (0)4 42 93 81 41Laboratoire d’Ingenierie des Systemes Physiques et numeriques

(LISPEN EA7515)Arts et Metiers - Campus de Cluny (Institut Image de Chalon-sur-Saone)2 rue

Thomas Dumorey 71100 CHALONS-SUR-SAONETel.: +33 (0)3 85 90 98 60, France

Resume

Les machines tournantes sont souvent sujettes a des couples fluctuants, entraınant desvibrations de torsion qui generent bruit et usure prematuree. Dans l’industrie automobile,les vibrations du systeme de transmission generees par le fonctionnement meme du moteurthermique peuvent etre reduites en utilisant des absorbeurs pendulaires centrifuges (APC).Ces absorbeurs passifs se composent de plusieurs masses reparties sur la circonference d’unrotor et oscillant le long d’une trajectoire donnee. Du aux fortes non-linearites presentes dansces systemes, les APC presentent une dynamique tres riche. L’objectif de cette these est depredire les instabilites indesirables et d’exploiter celles pouvant ameliorer les performancesde filtration du systeme.

Mots-Cles: dynamique non, lineaire, localisation, sous, harmonique, vibrations de torsion

∗Intervenant


IEMN Institut d’Électronique, de Microélectronique

et de Nanotechnologie

Jeudi 19/11

12h00-12h08

Transmission des donnees numeriques par ondes

guidees ultrasonores dans des plaques saines et

defectueuses

Rudy Bahouth∗1, Farouk Benmeddour1, Emmanuel Moulin1, and Jamal Assaad1

1Universite Polytechnique Hauts-de-France – Institut d’Electronique, de Microelectronique et de

Nanotechnologie (IEMN), UMR CNRS 8520, Valenciennes – France

Resume

Les systemes de communication sans fil sont principalement utilises dans l’air ou dans levide et ne sont pas adaptes aux milieux solides et liquides. En effet, l’exploitation de cesdifferents milieux de communication est interessante, en particulier pour les applications sous-marine, nucleaire ou de transports tels que les vehicules intelligents. L’utilisation d’ondesultrasonores guidees telles que les ondes de Lamb pour la communication dans des milieuxsolides peut etre une solution prometteuse. En effet, ces ondes peuvent se propager sur delongues distances et peuvent egalement fournir des informations utiles sur l’etat de sante dela structure. L’objectif de ce travail est le developpement d’un systeme de communicationhaut debit dans des plaques saines et endommagees basees sur le concept d’inter-correlation.Ce dernier est capable de compenser les effets de la dispersion, des endommagements, dela reverberation et des multiples reflexions dans le canal de transmission. Pour cela, undispositif experimental est realise afin d’etudier la communication par ondes guidees ultra-sonore. Dans un premier temps, ces tests ont ete menes sur une plaque saine. Dans un secondtemps des Encoches Symetriques et Asymetriques (ES et EA) avec differentes epaisseurs sontanalysees. L’interet de ces mesures est de verifier si l’algorithme d’intercorrelation combineavec la demodulation de phase (BPSK) est capable de compenser les multiples reflexionscausees par une ES et les conversions modales causees par une EA. Les resultats montrentqu’une communication fiable avec un haut debit peut etre realisee meme en presence d’unendommagement severe dans le canal de transmission.

∗Intervenant


LVA Laboratoire Vibrations

et Acoustique

Jeudi 19/11

12h08-12h24

Improvement of sound sources identification

performances in uncertain environments.

Joannes Chambon∗1 and Jerome Antoni2

1Laboratoire Vibrations Acoustique – Institut National des Sciences Appliquees de Lyon – France2Laboratoire Vibrations Acoustique (LVA) – Institut National des Sciences Appliquees de Lyon –

Batiment St. Exupery, INSA Lyon, 25 bis, avenue Jean Capelle 69621 VILLEURBANNE CEDEX,

France

Resume

As an inverse problem, sound source localization in three dimensions relies on two distinctcornerstones. One is the physical model chosen to describe the acoustic propagation of thesources to identify and the other is the algorithmic process used to derive information frommeasured acoustic data.An Equivalent Source Method (ESM) aiming at the simulation of realistic Frequency Re-sponse Functions (FRF) is proposed to cover the first point. The underlying idea is tosubstitute the acoustic behaviour of a radiating object by a set of acoustic monopoles cali-brated with respect to the boundary condition on its skin. Such a method allows to perform3D Conventional Beamforming (CBF) with FRF taking into account the acoustic environ-ment and the influence structure. Misleading sound source localization outcomes due toground reflections or diffraction are therefore prevented.

The use of such transfer functions raises conditioning issues, thus a large part of this PhDframework is devoted to the ESM optimisation and its integration in inverse methods suchas Bayesian focusing.

With a view to using the method for wind tunnel applications, a strategy to include thecontribution of wind tunnel convective effects at low Mach number is investigated. To thisend, a geometric routine based on Amiet’s model is coupled with the ESM boundary condi-tion step and assessed on wind tunnel data.As the end-of-line imaging results also depends on the input measurement, a reflexion aboutCross Spectral Matrix denoising in the context of wind tunnel acoustic measurements isfinally initiated.

∗Intervenant


Developpement de methodes de fusion, modelisation

et classification des indicateurs vibratoires de

surveillance des ensembles mecanique basees sur les

parametres d’utilisation. Application a l’helicoptere

Maxime Meuterlos∗1 and Jerome Antoni2

1Laboratoire Vibrations Acoustique – Institut National des Sciences Appliquees de Lyon, Universite de

Lyon, Institut National des Sciences Appliquees – France2Laboratoire Vibrations Acoustique (LVA) – Institut National des Sciences Appliquees de Lyon –

Batiment St. Exupery, INSA Lyon, 25 bis, avenue Jean Capelle 69621 VILLEURBANNE CEDEX,

France

Resume

Afin d’ameliorer la securite pour les occupants des helicopteres tout en maximisant leurtemps d’exploitation, les systemes VHMS (Vibration Health Monitoring System) ont etedeveloppes. Ces derniers permettent d’enregistrer plusieurs donnees de vols notamment vi-bratoires, et ainsi, surveiller l’integrite des ensembles mecaniques par le biais d’indicateursissus du traitement des signaux. L’apparition d’un mode de defaillance d’un composantmecanique se manifeste par une augmentation caracteristique de la valeur de ces indica-teurs. Cependant, dans le cas des helicopteres, ces indicateurs sont susceptibles de varier enfonction des conditions de vols et de maniere complexe. Il en resulte une ambiguıte dansl’interpretation de l’evolution de ces indicateurs.

∗Intervenant


Detection de la presence de bulles dans un fluide

lourd a partir de mesures vibratoires sur la conduite

Sanae Serbout∗1,2

1DTN/STCP/LISM – Commissariat a l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives - CEA – France2Laboratoire Vibrations Acoustique – Institut National des Sciences Appliquees de Lyon – France

Resume

Les coques cylindriques (i.e. tuyauteries) raidies transportant des fluideslourds permet-tent de modeliser de nombreux systemes industriels. C’est pourquoi, de nos jours, l’etudede leur comportement vibro-acoustique suscite beaucoup d’interet. Ce genre de structureest susceptible de provoquer des anomalies liees a l’apparition de fuites. Dans un souci delimiter leurs consequences a moyen et long terme, bien avant qu’elles n’atteignent un stadedangereux, Il est interessant voire necessaire de mettre en œuvre des systemes de detectionde fuites precoce. Par ailleurs, l’opacite de certains fluides impose de travailler ” en aveugle”, les systemes de visualisation optiques sont inoperables, alors pour pallier cet inconvenient,il est necessaire d’adopter des methodes acoustiques pour detecter la presence d’eventuellesfuites. Ces fuites se caracterisent par la presence de bulles dans la conduite, induisant ainsiune variation des proprietes de l’ecoulement du fluide et modifiant le comportement vibra-toire de la conduite. Il est donc interessant d’analyser le comportement vibratoire de cettederniere afin de quantifier ces bulles pour surveiller et anticiper la degradation de la structure.La technique envisagee, dans le cadre de cette these, consiste a estimer les caracteristiquesdu melange liquide/gaz a l’interieur d’une conduite raidie a partir de mesures vibratoires surla surface de la conduite et d’en deduire le taux de vide. A cet effet, un modele analytique ducomportement vibratoire d’une tuyauterie remplie d’un fluide lourd et couplee a des bridesa ete developpe et valide numeriquement. Il repose sur une approche de sous-structurationbasee sur la methode des admittances circonferentielles couplee a une approche spectrale dela coque remplie de fluide lourd. L’originalite du modele reside dans la prise en compte ducouplage suivant les 4 degres de liberte entre la coque et les raidisseurs et de l’applicationd’une methode d’acceleration de convergence du calcul des admittances circonferentielles.

∗Intervenant


QUARTZ SUPMECA

Vendredi 20/11

9h45-10h09

Optimisation en temps reel d’une loi de commande

par algorithme genetique et mesures par camera :

application a une ligne de production de parfums

Reza Babajanivalashedi∗1, Stefania Lo Feudo1, and Jean Luc Dion1

1SUPMECA – Laboratoire QUARTZ EA 7393 - SUPMECA Paris, 3 rue Fernand Hainaut, 93400 Saint

Ouen, France – France

Resume

Cette etude porte sur la minimisation du ballotement d’un liquide dans un flacon de par-fum en ligne de production. L’optimisation de la lois de commande, qui permet de deplacerles flacons sur un convoyeur a pas de pelerin, a ete effectuee en temps reel en ligne de pro-duction, grace au couplage d’un algorithme genetique avec des mesures par cameras. Cettemethode ne s’appuie pas sur la modelisation du comportement du liquide, mais seulementsur l’analyse de mesures effectuee en ligne, et peut etre utilise pour toute forme des fla-cons. Plus precisement, l’algorithme demarre avec la generation d’une population de lois decommande decrites par une serie de Fourier, ou les coefficients de la serie sont les variablesd’optimisation. Les lois de commande sont ensuite transferees sur la ligne de productionet utilisees pour deplacer les flacons. L’avancement du flacon en ligne est filmee par unecamera, et l’elevation de la surface libre est detectee en temps reel grace a des techniques detraitement d’image. Une nouvelle population des lois de commande est ensuite generee parl’algorithme genetique, jusqu’a minimiser une fonction objectif representee par la hauteurmaximale de la vague. Une campagne experimentale a montre l’efficacite de l’algorithmeen quelque generation et sur deux flacons de forme differente. La loi de commande opti-male reduit l’oscillation du liquide par rapport a celle obtenue avec une loi cycloıde et la loipolynomiale actuellement utilisee en ligne de production.

∗Intervenant


Developpement d’un jumeau numerique de vehicule -

Application a la dynamique liaison au sol

Alexandre Debarbouille∗1

1Laboratoire QUARTZ – SUPMECA - Institut superieur de mecanique de Paris : EA7393 – France

Resume

Le projet consiste a developper une methode d’identification temps reel de la distributiondes efforts issue de parametres physiques decrivant le comportement dynamique du vehicule[3]. Un premier modele multicorps non lineaire simplifie de vehicule (3008 P84 US) apermis deja d’identifier les efforts verticaux et les excitations routes. L’identification tridi-mensionnelle des efforts et la diminution des temps de calcul (i.e. le temps reel) semblentatteignables :• D’une part par l’etablissement d’un modele au plus juste i.e. le nombre de capteurs(reels/virtuels) et leur placement pour decrire au mieux les efforts 3D de conceptions de laLAS et les excitations bases de roue ;• D’autre part par reduction du modele multi corps non lineaire. Ici il s’agit de reduire aumieux le modele multi corps en considerant les incertitudes du modele et des mesures, lesobjectifs de precision des grandeurs d’interet et les bandes de frequences etudiees.• Et de derniere part par une identification (prediction /correction) non lineaire utilisant pardes observateurs de type filtres de Kalman ou H-infini [4] . Il s’agit ici de mettre en placeune methode de machine learning visant a capter le comportement dynamique du vehicule etd’identifier finalement en temps reel (lors des roulages en direct) les efforts et les excitationsbase de roue.

∗Intervenant


Interactions modales au voisinage des points

exceptionnels et application pour l’attenuation

acoustique

Nicolas Even∗1, Emmanuel Perrey-Debain2, Benoit Nennig1, and Gautier Lefebvre2

1Laboratoire QUARTZ – SUPMECA - Institut superieur de mecanique de Paris : EA7393 – France2Roberval – Universite de Technologie de Compiegne : UMRCNRS 7337 – France

Resume

Le controle des nuisances sonores reste toujours un challenge pour le domaine des trans-ports ou du batiment, en particulier a basses frequences. Au-dela du probleme de confort,son effet deletere sur la sante publique est egalement mieux connu aujourd’hui.Dans de nombreux cas, le bruit est transmis par des conduits qui agissent comme desguides d’ondes acoustiques. La plupart de ces systemes dependent de parametres tels quela frequence, l’impedance ou des parametres lies aux materiaux absorbants. L’etude desmodes acoustiques guides conduit alors a la resolution de problemes aux valeurs propresparametriques. Pour certaines valeurs de ces parametres, on observe des degenerescences,qui correspondent a des valeurs propres doubles ou d’ordre superieur. Dans le cas de systemesnon-conservatifs, les degenerescences typiques correspondent a la fusion de deux valeurs pro-pres et de leurs vecteurs propres associes. Ce type de degenerescence est appele Point Excep-tionnel ou Exceptional Point (EP) et est a l’origine de proprietes contre intuitives dans denombreux domaines de la physique. Dans le cas des guides d’ondes, celles-ci correspondenta une attenuation modale maximale mais aussi a des situations ou les valeurs propres nepermettent plus a elles seules de decrire le comportement du systeme.Ce travail a pour but de developper des dispositifs experimentaux pour valider les modelestheoriques et numeriques dans le domaine frequentiel et temporel au voisinage des EPs.

∗Intervenant


Controle des vibrations d’une plaque par un reseau

de dissipateurs granulaires

Antoine Faulconnier∗1

1QUARTZ (EA7393), VAST, Supmeca– ISMEP, 93400 Saint-Ouen-sur-Seine, France – Laboratoire

QUARTZ EA 7393 - SUPMECA Paris, 3 rue Fernand Hainaut, 93400 Saint Ouen, France – France

Resume

Dans ces travaux de these, on se propose d’etudier un moyen de controler les vibrationsde flexion d’une plaque mince, lorsqu’on la soumet a un choc, avec un amortisseur pas-sif constitue d’un reseau periodique a deux dimensions de dissipateurs granulaires (caviteremplie de grains mobiles). Cette structure periodique qui constitue un reseau phonon-ique permet de mobiliser des interferences d’ondes (ex : resonance de Bragg). Elle permetegalement de pieger l’energie vibratoire via le positionnement periodique de resonateurs,creant des phenomenes d’antiresonance grace au couplage des modes de plaque avec lesmodes de resonateur. Ces travaux de these portent sur l’impact de la dissipation large bandeoccasionnee par des milieux granulaires sur un tel reseau. Etant donnee la difficulte desmodeles analytiques a representer les mecanismes dissipatifs complexes et non-lineaires desmilieux granulaires, reposant sur la friction d’un grand nombre de grains, le couplage de lamethode des elements finis avec la methode des elements discrets (FEM-DEM) est utilisepour modeliser la propagation d’onde dans une poutre dotee d’un reseau de dissipateursgranulaires. En parallele cette methode est comparee a un modele experimental de poutresuspendue, excitee au moyen d’un marteau de choc, et dont les vibrations transverses sontmesurees a l’aide d’un vibrometre laser. Ces deux methodes sont utilisees afin de caracteriserla propagation en reconstituant la relation de dispersion des ondes de flexion dans la plaque,ce qui permet d’etudier les effets de ce type d’amortissement sur les bandes interdites per-mettant de quantifier l’attenuation du reseau phononique.

∗Intervenant


Identification automatique des defauts du marbre en

vue de reconfigurer des machines a commande

numerique.

Mouna Hammouda∗1

1Laboratoire QUARTZ – SUPMECA - Institut superieur de mecanique de Paris : EA7393 – France

Resume

L’usinage du marbre est considere comme une problematique industrielle vue qu’il s’agitd’un materiau tres fragile et heterogene. En effet, lors de l’usinage d’une piece, une fracturepeut se propager rendant la piece defectueuse. Dans ce contexte, on cherche a optimiser lesparametres d’usinage de la machine pour eviter l’endommagement du marbre. On s’interesseici au procede de percage du marbre. L’idee est d’identifier les defauts du materiau avant deproceder a l’operation de percage par un systeme de reconnaissance de forme. Ce systemese base sur des algorithmes d’intelligence artificielle afin de reconnaitre automatiquementles defauts de la piece. La sortie de ce systeme precise le type de defaut s’il existe ainsique sa localisation et sa taille. En effet, ces donnees seront necessaires pour optimiser lesconditions d’usinage. D’autres donnees indispensables, telles que les proprietes du marbre (ladurete, la contrainte de compression uni-axiale, la contrainte de flexion, la densite...) ainsique les parametres technologiques et geometriques de l’outil de percage devront egalementetre prises en compte mais sortent du contexte de cette etude. La detection des defautsdu marbre peut etre faite par differentes methodes de controle non destructif CND. Cesmethodes sont cependant difficilement applicables a l’industrie car trop couteuses et longuesa mettre a œuvre. La premiere approche consideree dans ce travail considere une projection2D des defauts existants dans une plaque en marbre. Mais ceci reste limite a cause de larepartition des defauts potentiels dans l’epaisseur de la plaque. Une seconde approche baseesur le comportement dynamique de la plaque de marbre sera donc consideree dans ce travail.Des techniques de mesure de champs par cameras rapides, eventuellement couplees a desmesures accelerometriques seront alors considerees pour identifier plus finement les defautsdes plaques de marbre.

∗Intervenant


UTC Roberval

Vendredi 20/11

10h30-10h50

Modele numerique de super-element pour le vitrage

automobile

Alexandre Berthet∗1

1Roberval – Universite de Technologie de Compiegne – France

Resume

Dans le domaine de l’automobile, le pare-brise est un element central car il est majori-tairement responsable du bruit a l’interieur de l’habitacle. Il s’agit d’une structure sandwichcomposee de deux feuilles de verre separees par une couche de materiau viscoelastique a hautpouvoir amortissant, le tout fixe a la caisse automobile par un joint en polyurethane lui aussiau proprietes viscoelastiques. Cet element est egalement couple au fluide (air) de l’habitacle.Pour une simulation vibro-acoustique fiable, la modelisation de l’ensemble pare-brise/joint estalors cruciale, sauf qu’en realite elle est plutot approximative : module d’Young equivalent,propreietes mecaniques moyennees, etc. Les raisons de ces approximations ne sont pas ex-clusivement numeriques, la propriete intellectuelle entre les differents industriels est aussi unenjeu majeur. Ainsi l’echange de modeles precis et exhaustifs s’avere difficile des lors que lespare-brises sont proteges par de nombreux brevets.

De ce constat emerge le besoin suivant : creer un nouveau modele numerique de pare-briseprenant en compte de maniere precise la presence du materiau viscoelastique, les conditionsde liaisons avec la caisse et le couplage vibro-acoustique avec l’habitacle, sans que les donneessensibles ne puissent etre retrouvees.Pour faciliter les echanges entre les industriels on privilegiera l’approche systemique, le pare-brise est vu comme un des composants qui forment le vehicule et son modele numeriquedoit pouvoir s’implanter sur celui de la caisse. La dependance frequentielle des materiauxviscoelastiques peut etre geree par la methode de Golla-Hughes-MacTavish. Le problemea resoudre devient quadratique mais des outils mathematiques, comme les modeles d’etat,permettent de le traiter efficacement (base modale, reduction de modele type ” balancedtruncation ”, etc.) pour qu’il soit le plus precis, le plus performant et le plus leger possiblesans faire apparaıtre les informations protegees.

∗Intervenant


Methode hybride de simulation aeroacoustique

Silouane De Reboul∗1, Emmanuel Perrey-Debain , Nicolas Zerbib2, and StephaneMoreau

1Universite de Technologie de Compiegne – LABORATOIRE ROBERVAL UTC COMPIEGNE –

France2ESI GROUP (Vibro-Acoustics CoE) – ESI GROUP – 20 rue du Fonds Pernant 60471 COMPIEGNE

Cedex, France

Resume

Pour simuler un bruit large bande d’origine aerodynamique, plusieurs approches numeriquessont possibles. Parmi celles-ci, les methodes hybrides s’appuient sur le principe des analogiesaeroacoustiques : on suppose un couplage faible entre les phenomenes aerodynamiques dansune zone source, et la propagation acoustique, dans tout le domaine d’etude. A partir de laconnaissance de l’aerodynamique dans cette zone source, un terme source aeroacoustique estestime, dependant de l’analogie choisie. On compare ici plusieurs analogies, celle de Ribnerpour laquelle la simple connaissance de la pression avec hypothese d’incompressibilite donneacces au terme source, et celle de Lighthill pour laquelle le calcul de la double divergence dutenseur eponyme est necessaire. Ces deux analogies sont appliquees pour calculer le bruitd’un diaphragme en conduit, resolues par elements finis apres un calcul de source avec lelogiciel de CFD OpenFOAM.

∗Intervenant


Landscape theory applied for modes localization in a

heterogeneous circular membrane

Carlos Garcıa A.∗1, Nicolas Dauchez1, and Gautier Lefebvre1

1Sorbonne Universites, Universite de Technologie de Compiegne, CS 60319 - 60203 Compiegne Cedex,

France – FRE UTC-CNRS 2012 Roberval – France

Resume

Localization is a phenomenon of energy concentration. Filoche and S. Mayboroda,[PNAS, 2009] showed that even a simple fixed point on a plate can induce strong local-ization. Later, in [PRL, 2012] they proposed a way to unify weak and Anderson localizationby the Landscape Theory. This mathematical tool enables to characterize localized modesin a complex structure and is the static response to a uniform force. Lefebvre [PNL, 2016]proved that one single static measurement permits to determine the vibrational behaviourof localized modes in a complex plate. For a membrane, some complexities have to be takeninto account: it is not possible to make the light fluid assumption, made when determiningthe properties of a plate vibrating in the air. Furthermore, the tension field, either uniformor non-uniform, has to be taken into account with care, as it will change drastically themodal shapes and the resonant frequencies.The aim of this work is to study a circular membrane with complex geometry, specially con-ceived to induce localization. A quasi-static measurement of the landscape function is madeby measuring the deformation of the complex membrane on a cavity (kick-drum), closed onthe backside and excited with a loudspeaker generating a low frequency harmonic pressure.Modal measurements are made in vacuum conditions and results are compared with finiteelement simulations. We show that it is possible to have a good estimation of the localizedresonant frequencies in a membrane by means of the landscape function, without the needof a vacuum measurement, and without the knowledge of its tension field.

∗Intervenant


Methodologie de mesure des caracteristiques

acoustiques multimodales dans les conduits du

turbocompresseur

Yackine Tadjou∗1

1Universite de Technologie de Compiegne – FRE UTC-CNRS 2012 Roberval – France

Resume

Pour faire face au durcissement des normes d’emissions polluantes et sonores, les con-structeurs de moteur ont cherche a reduire la cylindree des moteurs tout en conservant leursperformances. Ce phenomene appele downsizing est present dans l’industrie depuis le debutdu 21ieme siecle et a provoque le developpement des turbocompresseurs.Ces turbocompresseurs, principalement de type radial, sont composes d’une turbine rota-tive utilisant soit l’energie des gaz d’echappement d’un moteur a combustion interne soit unmoteur electrique pour entraıner un compresseur. Ce dernier utilise le travail fourni par laturbine pour comprimer l’air a l’admission du moteur pour augmenter la quantite de melangeair/carburant admis dans le moteur et donc ses performances.

Cependant leur bruit composite large bande et tonal du respectivement a l’ecoulement del’air et a la rotation de leur arbre est egalement une source de pollution sonore et d’inconfort.La signature sonore peut changer en fonction du choix de modele du turbocompresseur parle motoriste et des optimisations de ligne d’air vehicule realisees. L’objectif des travaux iciest de caracteriser acoustiquement le turbocompresseur en fonctionnement, et sur une largebande de frequence (100Hz-10kHz), en donnant la matrice de diffusion du turbocompresseur(comportement passif) et la puissance acoustique (comportement actif) dans les conduits enamont et en aval du compresseur. Pour se faire, on souhaite mettre au point un methode demesure acoustique multimodale adaptee a un banc d’essai turbocompresseur.Ce sujet s’inscrit dans un contexte industriel ou dans le cadre d’essais realises au CRITTM2A, les resultats pourraient etre utilises par les constructeurs automobiles comme donneesd’entree pour les simulations de bruit de passage dans le cadre des syntheses vehicules ou dansle dimensionnement des silencieux et traitements acoustique pour les lignes d’air d’admission.

∗Intervenant


LMSSC Laboratoire de Mécanique des

Structures et des Systèmes Couplés

Vendredi 20/11

11h15-11h23

Modelisation numerique de la transmission

acoustique des entrees d’air de fenetres

Julien Puig∗1

1Laboratoire de Mecanique des Structures et des Systemes Couples – Conservatoire National des Arts

et Metiers [CNAM] : EA3196 – France

Resume

Respirer un air sain chez soi, au travail, dans tous lieux, suppose d’aerer constammentles pieces : entrees d’air, VMC et bouches d’aerations permettent le renouvellement del’air. Neanmoins, ces systemes d’aeration – les entrees d’air en particulier – amoindrissentl’etancheite sonore des facades puisqu’ils constituent un chemin privilegie pour le passage duson de l’exterieur vers l’interieur des batis. A l’heure ou les effets potentiellement nefastesde la pollution sonore pour la sante sont mis en evidence, la question suivante se pose :” Comment assurer le passage d’un debit d’air suffisant dans les ouvertures de fenetre, touten dissipant de facon optimale l’energie sonore incidente ? ”

Les fabricants d’entrees d’air soumettent leurs produits a des essais en laboratoire, afind’en determiner le niveau d’affaiblissement acoustique. Si l’ajout de mousse poreuse autourdu flux d’air ameliore legerement les performances, ces dernieres restent loin de l’isolementd’une fenetre non equipee. De plus, les essais en laboratoire presentent des incertitudes,notamment en basses frequences, liees aux caracteristiques des chambres acoustiques et aumontage des echantillons testes.

Aussi, la simulation numerique devient une alternative interessante pour etudier les com-portements vibro-acoustiques des entrees d’air : elle permet d’etudier a moindres coutsl’influence de nombreux parametres sans necessiter la fabrication systematique d’un nouvelechantillon. L’objectif de cette recherche est double : mettre au point un modele numeriquecapable de predire l’isolement acoustique des entrees d’air et developper des strategies dereduction du bruit en respectant les contraintes industrielles.La comparaison des differentes approches de modelisation des materiaux poreux constitueune premiere etape de ce travail, elle a permis la creation d’un premier modele numeriqued’entree d’air integrant un traitement poreux. Ce modele sera recale sur la base d’essaisexperimentaux et par la suite confronte a des geometries nouvelles afin d’en ameliorer laprecision.

∗Intervenant


FEMTO-ST Sciences et

Technologies

Vendredi 20/11

11h23-11h39

Nonlinear dynamics of a mode-localized

electromagnetic device: a way to enhance the

performances of vibration energy harvesting

Kaouthar Aouali∗1, Najib Kacem∗1, and Bouhaddi Noureddine∗1

1Univ. Bourgogne Franche-Comte, FEMTO-ST Institute, CNRS/UFC/ENSMM/UTBM, Department

of Applied Mechanics, 25000 Besancon, France – Institute Femto-st – France

Resume

A multimodal vibration energy harvester (VEH) based on electromagnetic transductionof a quasiperiodic system is proposed. The multimodal approach, the nonlinearity and thephenomenon of energy localization are implemented in order to improve the output harvest-ing performances of the proposed device. The vibration energy localization is ensured bymistuning the mass of one of the moving magnets and is functionalized to maximize the har-vested energy. The mechanical nonlinearity is introduced by considering large displacementsof the beams and is exploited to maximize the bandwidth of the harvester. The benefits ofmode localization and nonlinearity are investigated in a multimodal harvester. First, a sys-tem composed of two weakly coupled magnets mechanically guided by two elastic beams isinvestigated. The system is modeled by two coupled forced Duffing equations for each degreeof freedom and the governing equations, modeling the quasiperiodic system, are solved ana-lytically using the multiple scales method. A prototype of the harvester has been fabricatedand experimentally verified and the model of prediction has been validated by experimen-tal results. The results indicate that the combination of the nonlinearity and the energylocalization phenomenon leads to the enlargement of the bandwidth and the increase of thevibration amplitudes. A multiobjective optimization is conducted intending to improve thetwo major objectives simultaneously. Subsequently, the present 2 degree-of-freedom (DOF)model is generalized to a quasiperiodic 5-DOF model and its analytical solution is derived.The performances of the device are enhanced up to 88,2% and 40% respectively in terms ofharvested power and frequency bandwidth compared to the 2-DOF system. The proposedsolution provides a convenient tool to design an efficient multiple degree-of-freedom VEH.

∗Intervenant


Quand les vibro-impacteurs prennent la pose et se

renvoient la balle : mesure plein champ et correlation

d’image pour la caracterisation experimentale du

phenomene de vibro-impact

Robin Chabrier∗1

1Franche-Comte Electronique Mecanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR

6174) – Universite Bourgogne Franche-Comte [COMUE] – France

Resume

Parmi les methodes permettant de reduire les vibrations des structures, l’utilisationd’absorbeurs a vibro-impacts, appeles vibro-impacteurs, est une voie tres prometteuse : cesdispositifs sont relativement simples dans leur conception, sont peu sensibles aux conditionsenvironnementales telles que la temperature et l’humidite, et sont efficaces sur une large plagede frequences de par leur caractere non-lineaire. Schematiquement, un vibro-impacteur estconstitue d’une masselotte libre en translation dans une cavite solidaire de la structure prin-cipale a amortir.Bien que peu d’etudes experimentales existent dans la litterature, les vibro-impacteurs sonthabituellement realises a l’aide d’une bille emprisonnee dans la structure a amortir, ou dansune boıte attachee a cette derniere. Afin de valider correctement le comportement de lastructure equipee de l’absorbeur et de ce dernier, il est necessaire de realiser des mesures.Cependant, il est quasiment impossible d’envisager l’instrumentation de la bille qui oscille al’interieur de sa cavite, ce qui limite l’etude a l’analyse de la structure principale.Dans cette etude, nous proposons une methode de mesure plein champ basee sur l’utilisationd’une camera rapide associee a une technique de correlation d’image (Digital Image Corre-lation). Il est ainsi possible de reconstruire les mouvements de la structure et de la bille, etainsi de caracteriser experimentalement le coefficient de restitution lors des impacts, ainsique la force de frottement agissant sur la bille pendant les phases de vol libre. Ainsi, cetravail permet de contribuer a la meilleure comprehension des phenomenes en jeu dans lesvibro-impacteurs.

∗Intervenant


” Meta-modelisation multi-fidelite pour la simulation

et le recalage en dynamique d’ensemble des

turbomachines ”

Francesco D’alessandro∗1,2,3, Hugo Festjens1, Gael Chevallier2, Scott Cogan2, TariqBenamara3, and Caroline Sanvitu3

1Safran Aircraft Engines – Dynamique d’ensemble – France2Franche-Comte Electronique Mecanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR

6174) – Universite de Technologie de Belfort-Montbeliard, Ecole Nationale Superieure de Mecanique et

des Microtechniques, Centre National de la Recherche Scientifique : UMR6174, Universite de

Franche-Comte, Universite Bourgogne Franche-Comte [COMUE] – France3Cenaero – Belgique

Resume

Le travail de conception des turbomachines repose sur analyse des phenomenes vibratoiresaffectant l’ensemble propulsif sous differents types d’excitations. En phase de developpement,des modeles elements finis 3D detailles (IFEMs) sont developpes, une operation de recalageest realisee sur ces modeles pour minimiser l’ecart entre les donnees mesurees et celles prevuespar le modele. Cela permet d’estimer au mieux les parametres physiques et ainsi d’augmenterla fidelite de la simulation. Dans toutes les phases de vie d’un moteur, il est necessaire de pou-voir evaluer rapidement le comportement dynamique d’un grand nombre de configurations.Ce travail repose aujourd’hui sur l’exploitation directe des IFEMs. Le cout de calcul pro-hibitif et le nombre eleve des parametres de conception ne permettent pourtant pas d’evaluerl’ensemble des configurations potentielles. L’objectif de ce travail de these est de fournir desoutils d’evaluation rapide de l’espace de design dans toutes les phases de developpement d’unmoteur. Pour repondre a ce besoin, des metamodeles multi-fidelite (MFSMs) sur les ensem-bles propulsifs seront developpes, en realisant des bases de donnees composes par plusieursfamilles de donnees de simulations: de ‘haute-fidelite’, precises, couteuses et peu abondanteset de ‘basse fidelite’, moins precises, moins couteuses et abondantes. Pour le developpementde la base de donnees une methodologie de resolution de systemes dynamiques non-lineairessera mise en place. Le probleme, pose en formulation HBM(harmonic-balance-method) seraresolu a travers un algorithme de continuation developpe ad-hoc pour le traitement desIFEMs. Une degradation de la qualite de la simulation sera effectuee au niveau de la com-plexite des liaisons et du modele EF. Une reduction de modele a plusieurs niveaux seraeffectuee pour baisser le temps de calcul des simulations : une reduction de Craig-Bamptonsur les composantes (1er niveau) sera associee a une reduction sur base modale de l’ensemblepropulsif (2eme niveau).

∗Intervenant


CMAP Centre de

Mathématiques Appliquées

Polytechnique

Vendredi 20/11

12h00-12h08

Calcul rapide de HRTF et probleme inverse

Dorian Lereverend∗1

1Centre de Mathematiques Appliquees - Ecole Polytechnique – Ecole Polytechnique, Centre National de

la Recherche Scientifique : UMR7641 – France

Resume

L’etre humain est capable d’identifier la direction d’incidence d’un son qui parvient a sesoreilles.Cette faculte est due a des phenomenes de diffraction acoustique modelises par des fonctionsmathematiques : les HRTF.Determiner numeriquement une HRTF requiert des methodes numeriques performantes carcela est couteux en temps de calcul.Il faut accelerer ces calculs afin de pouvoir resoudre le probleme inverse suivant : Identifierle coefficient d’impedance sur le bord d’un objet a partir de sa reponse acoustique.

∗Intervenant


LTDS Laboratoire de Tribologie et

Dynamique des Systèmes

Vendredi 20/11

12h08-12h20

Dynamique d’un cable soumis a la presence

d’obstacles et a la presence de masses ponctuelles :

Applications aux telepheriques

Charlelie Bertrand∗1,2

1Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systemes (LTDS) – Laboratoire de Tribologie et

Dynamique des Systemes, UMR 5513 CNRS – 3, Rue Maurice Audin, 69518 Vaulx en Velin (CEDEX),

France2Ecole Nationale des Travaux Publics de l´Etat – Ministere de la Transition ecologique et solidaire –

France

Resume

Mon travail est consacre a la modelisation et a la simulation de la dynamique d’un cable(milieu curviligne avec non-linearite geometrique) lorsque ce dernier est soumis a la presenced’obstacles.Les obstacles sont modelises avec des contraintes unilaterales et les efforts numeriques sontconcentres sur la prise en compte des non-regularites dans les solutions obtenues. La methodedes elements finis a ete utilise pour obtenir une formulation versatile et adaptable aux in-stallations monocables.

L’interet de cette approche permet de prendre en compte les interactions entre le cable et lessupports constituant une ligne (poulies et pylones). La description des forces de reactionslocales permet d’introduire du frottement dans la dynamique du cable. Des informationsqualitatives sur l’influence de l’interaction entre le milieu et les appuis sont alors obtenues.Les perspectives de ce travail sont la simulation d’une ligne entiere de telepherique notam-ment pendant les phases transitoires mais aussi de produire une bibliotheque de scenariosd’instabilites pour un telepherique monocable.

∗Intervenant


Comportement asymptotique d’une chaıne

d’oscillateurs non-lineaires en vue de controle

acoustique

Gabriel Hurel∗1,2,3, Sebastien Baguet2, Alireza Ture Savadkoohi1, and Claude-HenriLamarque1

1Univ Lyon, ENTPE, LTDS UMR CNRS 5513, F-69518 Vaulx-en-Velin Cedex, France – Ecole

Nationale des Travaux Publics de l’Etat [ENTPE] – France2Univ Lyon, INSA-Lyon, CNRS UMR5259, LaMCoS, F-69621, France – INSA Lyon, France – France

3Univ Lyon, LABEX CeLyA (ANR-10-LABX-0060) – Universite de Lyon – France

Resume

L’objectif de ce travail est de concevoir un meta-materiau non-lineaire capable de controlerla propagation d’ondes acoustiques. Ici, nous traitons une chaine d’oscillateurs avec n par-ticules de masse M. Chaque masse M est couplee a une petite masse m. Les interactionsentre les masses M sont lineaires tandis que les interactions entre les masses M et m sontnon-lineaires (purement cubiques). Le systeme est sollicite a l’une de ses extremites avecune energie initiale ou par une force periodique. Les modes et les frequences du systemelinearise sont calcules afin de constituer une base modale sur laquelle ses equations peuventetre projetees. Apres complexification des variables, la methode des echelles multiples estutilisee pour analyser le comportement du systeme. Selon que l’on considere les coordonneesphysiques ou modales, differentes varietes invariantes lentes (SIM) peuvent etre calculees. Lesysteme peut egalement etre approche par un modele continu permettant lui aussi de cal-culer un SIM. Enfin, des integrations numeriques viennent confirmer les resultats analytiquesobtenus.

Mots-Cles: chaine d’oscillateurs, onde acoustique, dynamique non, lineaire, methode des echelles

multiples

∗Intervenant


LAUM Laboratoire d’Acoustique de l’Université du Mans ...

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